한국초전도학회 2000년도 High Temperature Superconductivity Vol.X
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pp.241-247
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2000
77 K와 self-field에서 22 A 의 Ic 를 갖는 길이 120 m, 19-심 Bi-2223상 선재를 제조하여, 두 개의 double pancake 코일로 구성된 proto-type 고온초전도 자석을 설계, 제작하여 이 자석에서의 4.2 K와 77 K에서의 I-V 특성과 운전 특성을 평가한 결과, 이 자석은 77 K 등온조건에서는 9.5 A 의 Ic를, 77 K 헬륨가스 속에서는 8.3 A 의 Ic를 나타내었고, 4.2 K 등온조건에서는 93.7 A 의 Ic와 102 A 의 Iq를, 4.2K헬륨가스 속에서는 88.4A의 Ic 와 92.0 A 의 Iq를 나타내어, 이 자석은 4.2 K 와 77 K 의 등온조건에서 각각 0.58 T 와 0.06 T 의 자장을 발생하였는데, 이는 해석적 방법으로 계산한 결과와 잘 일치하였다. 그리고 이 자석이 전도냉각되어 4.2 K 에서 운전될 때의 안정성 특성평가로서, Ic 보다 약간 큰 전류인 89 A 를 인가한 결과, 전류인가 후 82.6초 후에 quench가 발생하였는데, 이 quench는 네 번째 pancake의 전류도입선부 연결부에서와 약간 늦지만 첫 번째 pancake의 전류도입선부 연결부에서 거의 동시에 개시되어 전체로 파급된 것으로 사료되었는데, Ic 가 낮은 첫번째 pancake에서 더 높은 전압 강하가 나타났다. 또한 장착된 heater를 통하여 77 K 에서 8.9 A 의 전류로 운전되고 있는 코일에 146 joule 의 열을 가했을 때 quench 가 일어났는데, 이때 quench 는 방위각 방향의 Bi-2223/Ag 선재를 따라서 보다 Kapton 절연층을 관통하는 선재의 반경방향으로 훨씬 빨리 전파하였다.
In this paper, we investigated the quench characteristics of HTSC elements in the integrated three-phase flux-lock type SFCL according to fault types such as the single-line-to-ground fault, the double-line-to-ground fault, the line-to-line fault and the three-line-to-ground fault. The integrated three-phase flux-lock type SFCL was the upgrade version of the single-phase flux-lock type SFCL. The structure of the integrated three-phase flux-lock type SFCL consisted of three-phase flux-lock reactor wound on an iron core with the ratio of the same turn between coil 1 and coil 2 in each phase. When the SFCL is operated under the normal condition, the flux generated in the iron core is zero because the flux generated between two coils of each single phase is canceled out. Therefore, the SFCL's impedance is zero, and the SFCL has negligible influence on the power system. However, if a fault occurs in any single-phase among three phases, the flux generated in the iron core is not zero any more. The flux makes HTSC elements of all phases quench irrespective of the fault type, which reduces the current of fault phase as well as the current of sound phase. It was observed that the fault current limiting characteristics of the suggested SFCL were dependent on the quench characteristics of HTSC elements in all three phases.
In this paper, we investigated the quench characteristics of high-Tc superconducting(HTSC) elements in the integrated three-phase flux-lock type superconducting fault current limiter(SFCL) according to fault types such as the single-line-to-ground fault, the double-line-to-ground fault, the line-to-line fault and the triple-line-to-ground fault. The integrated three-phase flux-lock type SFCL is an upgrade version of single-phase flux-lock type SFCL. The structure of the integrated three-phase flux-lock type SFCL consisted of a three-phase flux-lock reactor wound on an iron core with the ratio of the same turn between coil 1 and coil 2 in each phase. When the SFCL is under the normal condition, the flux generated in the iron core is zero because the flux generated between two coils of each single phase is canceled out. Therefore, the SFCL's impedance is zero, and the SFCL has negligible influence on the power system. However, if a fault occurs in any single one of three phases, the flux generated in the iron core is not zero any more. The flux makes HTSC elements of all phases to quench irrespective of the fault type, which reduces the current in fault phase as well as the current of sound phase. It was obtained that the fault current limiting characteristics of the suggested SFCL were dependent on the quench characteristics of HTSC elements in all three phases.
This paper deals with the characteristics of persistent current switch (rCS) system fer applied HTS magnet system. To apply the high-Tc superconductor in superconducting machine such as motror, generator, MAGLEV, MRI, and NMR, the study on high-Tc superconducting persistent current mode must be performed. In this experiment, the PCS system consists otd superconducting magnet, PCS and magnet power supply. The superconducting magnet was fabricated by connecting four double pancake coils (DPCs) in series. The PCS was inductive double pancake coil type and heated up by the SUS 303L tape heater. The optimal length of PCS was calculated and thermal quench state of PCS was simulated by using finite element method(FEM) and compared with experimental results. The optimal energy to normalize the PCS was calculated and introduced. Finally, the persistent current was observed with respect to various ramping up rate and magnitude of charging current.
We investigated the current limiting characteristics of resistive and inductive SFCLs with 100${\Omega}$ of Quench impedance for a double line-to-ground fault, in the 154 kV transmission system. The fault simulation at the phase angles $0^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $90^{\circ}$ showed that the resistive SFCL limited the fault current less than 17 kA without any DC component after one half cycle from the instant of the fault. On the other hand, the inductive SFCL suppressed the current below 12 kA, but with 3$\sim$5 kA of DC component which decreased to zero in 6 cycles. We concluded that the inductive SFCL had higher performance in current limiting but the resistive SFCL was better from the view point of DC components.
In this paper, the transformer type superconducting fault current limiter (SFCL) with additionally coupled circuit was suggested and its peak fault current limiting characteristics due to the fault condition to affect the fault current were analyzed through the fault current limiting tests. The suggested transformer type SFCL is basically identical to the previous transformer type SFCL except for the additional coupled circuit. The additional coupled circuit, which consists of the magnetically coupled winding to the primary and the secondary windings together with another superconducting element and is connected in parallel with the secondary winding of the transformer type SFCL, is contributed to the peak fault current limiting operation for the larger transient fault current directly after the fault occurrence. To confirm the fault current limiting operation of the suggested SFCL, the fault current limiting tests of the suggested SFCL were performed and its effective peak fault current limiting characteristics were analyzed through the analysis on the electrical equivalent circuit.
본 논문은 초전도 에너지 저장장치(SMES)용 전도냉각형 고온초전도 자석의 설계, 제작 및 평가에 대해 기술한다. 고온초전도 자석은 황동 안정화재를 갖는 2개의 Bi-2223 다심 선재가 적층된 4-ply 도체로 제작된 22개의 double pancake coil(DPC)로 구성된다. 그리고, 각 DPC는 내경과 외경이 각각 500 mm, 691 mm이고 높이가 10 mm인 2개의 single solenoid coil로 구성된다. 코일 내부의 전기적 손실에 의해 발생된 열의 냉각을 위하여 DPC 사이에 두께 3 mm의 알루미늄 판이 내재된다. 고온초전도 자석은 2단 Gifford McMahon 냉동기에 의해 5.6 K까지 냉각된다. 충전전류가 증가할수록 방전시 고온초전도에서의 최대 온도가 증가 하였다. 충전전류가 360 A일 때 ��치 없이 고온초전도 자석에 1 MJ의 자기에너지가 성공적으로 저장되었다. 본 연구에서는 SMES용 전도 냉각형 고온초전도자석에 대한 열적, 전자기적 특성을 보이고, 본 연구를 통해 얻어진 결과는 전도냉각형 고온초전도자석의 최적설계 및 안정도 평가에 활용될 것이다.
In this paper, we investigated the. characteristics of fault current limiting according to fault angle in the integrated three-phase flux-lock type SFCL in fault types such as the single-line-to-ground fault, the double-line-to-ground fault and the three-line-to-ground fault. When the SFCL is operating under normal condition, the magnetic flux generated between primary and secondary coils of each single phase is canceled out perfectly, so that the impedance of the SFCL is also not generated and the power system can be operated normally without any loss, However, if a fault occurs even in any phase out of three phases, quench happened in SFCL elements and the current flowing secondary coil is restricted abruptly. Finally, the balance of magnetic flux in whole SFCL system is destroyed, and the fault currents in every phase could be limited at the same time irrespective of the fault types. As a result, the developed SFCL in this study were operated normally as expected and the purpose of the integration of 3 phase current limiting was also achieved successfully. However, the fault current limiting characteristics of the SFCL was dependant on the quench characteristics of HTSC elements in each phase, and it was expected that the improvement of the SFCL could be possible through the introduction of HTSC elements which have better critical characteristics.
한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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pp.338-342
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1999
전력계통에 저항형과 유도형 초전도 한류기를 적용하였을 때 사고각별 전류제한 효과를 살펴보았다. S1 변전소로부터 S2 변전소까지 거리의 약 60%지점에서 사고가 발생하였을 때, 1선 지락사고에서 S1측 고장전류는 사고각 0 $^{\circ}$ 의 경우 약 39kA이었으며 이는 정상전류의 약 87배이었고, 5주기 이후의 전류값도 53배에 달하는 약 23 kA값을 보여주었다. 차단기 전단에 저항형과 유도형 초전도 한류기를 적용하였을 때 사고각별 전류제한효과를 보면, 사고각 0 $^{\circ}$ 인 경우 저항형은 사고발생 직후 최대 한류전류값이 최고 39 kA, 최종 한류전류값이 약 15 kA이었다. 이때 과도상태에서 직류분은 거의 발생하지 않았다. 유도형은 사고발생 직후 최고 39 kA와 최종 12 kA의 전류값을 나타내었다. 이때 직류분은 약 3 kA이었다. 2선 지락사고에서 고장전류는 사고각 0 $^{\circ}$ 의 경우 최고 약 56 kA이었으며 이는 정상전류의 약124배이었고, 5주기 이후의 전류값도 76배에 달하는 약 34 kA값을 보여주었다. 선로에 저항형과 유도형 초전도 한류기를 적용한 경우 사고각별전류제한 효과를 보면, 사고각이 0 $^{\circ}$ 일때 저항형은 사고발생 직후 최대 한류전류값이 최고 44kA, 최종한류전류값이 약 15 kA이었다. 이때 과도상태에서 직류분은 거의 발생하지 않았다. 유도형은 사고발생 직후 최고 44 kA와 최종 14 kA의 전류값을 보여주었다. 이때 직류분은 약 4 kA이었다. 1, 2선 지락사고를 종합해 보면 2선 지락사고가 사고전류의 크기와 유도형의 직류분 감쇄폭이 약간 컸을 뿐 전력계통에서 초전도 한류기의 적용은 같은 조건(초전도 한류기의 최종 임피던스100${\omega}$)하에서 전류제한 능력면에서는 유도형이 유리하고 초기 과도상태에서 직류성분의 발생측면은 저항형이 장점을 가지고 있음을 알 수 있었다. 아울러 앞으로는 quench 시간에 따른 전류제한 현상에 관한 simulation을 수행 하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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